Question

11．有A、B、C、D、E五種原子序數(shù)依次增大的元素（原子序數(shù)均小于30）．A的基態(tài)原子2p軌道有3個(gè)未成對(duì)電子；C的基態(tài)原子2p軌道有1個(gè)未成對(duì)電子；E原子最外層有1個(gè)未成對(duì)電子，其次外層有3種原子軌道且均排滿電子，；D與E同周期，價(jià)電子數(shù)為2．則：
（1）寫出基態(tài)E原子的電子排布式[Ar]3d¹⁰4s¹．
（2）1mol A的單質(zhì)分子中π鍵的個(gè)數(shù)為2N_A．
（3）A、B、C 三種元素的氫化物穩(wěn)定性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)镠F＞H₂O＞NH₃ （用化學(xué)式表示）．
（4）A的簡(jiǎn)單氫化物分子的空間構(gòu)型為三角錐形，其中A原子的雜化類型是sp³．
（5）C和D形成的化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖，已知晶胞邊長(zhǎng)a cm，阿伏加德羅常數(shù)為N_A，求晶體的密度為ρ=$\frac{312}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³．（用含a、N_A的計(jì)算式表示）

Answer 1

分析 有A、B、C、D、E五種原子序數(shù)依次增大的元素（原子序數(shù)均小于30），A的基態(tài)原子2p能級(jí)有3個(gè)單電子，原子核外電子排布為1s²2s²2p³，則A是N元素；C的基態(tài)原子2p能級(jí)有1個(gè)單電子，且C的原子序數(shù)大于A，其原子核外電子排布為1s²2s²2p⁵，所以C是F元素，結(jié)合原子序數(shù)可推知B是O元素；E原子核外有成單電子，其次外層有3個(gè)能級(jí)且均排滿電子，且原子序數(shù)小于30，則E處于第四周期，其基態(tài)原子的價(jià)電子排布式[Ar]3d¹⁰4s¹，則E是Cu元素；D與E同周期，價(jià)電子數(shù)為2，則D是Ca元素，據(jù)此解答．

解答 解：有A、B、C、D、E五種原子序數(shù)依次增大的元素（原子序數(shù)均小于30），A的基態(tài)原子2p能級(jí)有3個(gè)單電子，原子核外電子排布為1s²2s²2p³，則A是N元素；C的基態(tài)原子2p能級(jí)有1個(gè)單電子，且C的原子序數(shù)大于A，其原子核外電子排布為1s²2s²2p⁵，所以C是F元素，結(jié)合原子序數(shù)可推知B是O元素；E原子核外有成單電子，其次外層有3個(gè)能級(jí)且均排滿電子，且原子序數(shù)小于30，則E處于第四周期，其基態(tài)原子的價(jià)電子排布式[Ar]3d¹⁰4s¹，則E是Cu元素；D與E同周期，價(jià)電子數(shù)為2，則D是Ca元素，
（1）E是銅元素，根據(jù)構(gòu)造原理知，其基態(tài)原子的價(jià)電子排布式[Ar]3d¹⁰4s¹，
故答案為：[Ar]3d¹⁰4s¹；
（2）氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)式為：N≡N，所以氮?dú)夥肿又泻�有一個(gè)σ鍵兩個(gè)π鍵，因此1mol氮?dú)庵泻��?molπ鍵，即為2N_A個(gè)π鍵，
故答案為：2N_A；
（3）非金屬性F＞O＞N，非金屬性越強(qiáng)，其氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，因此氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性HF＞H₂O＞NH₃，
故答案為：HF＞H₂O＞NH₃；
（4）N元素的簡(jiǎn)單氫化物是氨氣，NH₃分子中氮原子價(jià)層電子對(duì)=3+$\frac{5-1×3}{2}$=4，且含有一個(gè)孤電子對(duì)，所以分子空間構(gòu)型是三角錐形，N原子采取sp³雜化，
故答案為：三角錐形；sp³；
（5）F和Ca形成的化合物為CaF₂，由晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中白色球數(shù)目=8、黑色球數(shù)目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，白色球?yàn)镕、黑色球?yàn)镃a，則晶胞質(zhì)量=4×$\frac{78g}{{N}_{A}}$=$\frac{312}{{N}_{A}}$g，晶胞的體積為a³cm³，晶體的密度為ρ=$\frac{\frac{312}{{N}_{A}}g}{{a}^{3}c{m}^{3}}$=$\frac{312}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³，
故答案為：$\frac{312}{{a}^{3}{N}_{A}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查位置結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的應(yīng)用，題目難度中等，涉及核外電子排布、分子空間構(gòu)型、化學(xué)鍵、雜化方式、電離能、晶胞計(jì)算等，都是考試熱點(diǎn)．